超吸熱玻璃及其生產技術

      吸熱玻璃是基于人們在美觀、舒適和環保等方面的要求不斷提高，而開發出的一種玻璃新產品，早期主要在汽車和現代化的大型建筑物上使用。隨著能源危機加劇，其應用領域正在逐步擴大。太陽光主要由可見光、紅外線和紫外線三部分組成。
　　對于開車一族來說，紅外線的直接影響就是會造成車內氣溫上升，增加車載空調使用量，增加油耗；而紫外線的照射則會加速車內織物褪色、塑料部件老化，并給皮膚帶來傷害。因此，人們迫切希望有這樣一種玻璃材料，它既能保持良好的透光性，又能盡量減少陽光熱輻射和紫外線的透過，超吸熱玻璃便由此應運而生。
　　對于汽車的擋風玻璃、前側窗和小型車后窗，國際上一般規定可見光透過率不小于70%，歐洲和澳大利亞對擋風玻璃規定更加嚴格，要求不小于75%。這就使如何制造高可見光透過率，低紫外線、紅外線透過率的玻璃，成為玻璃企業的一個重要課題。
　　制造吸收紫外線的玻璃，比較容易做到。在玻璃中通過引入Fe3+、Cr6+、CeO2、TiO2等強烈吸收紫外線的物質，便可得到高可見光透過率、吸收絕大部分紫外線的玻璃。
　　制造高可見光透過率、強烈吸收太陽近紅外輻射的玻璃，利用現有公知技術則是很難辦到的。這主要是因為在玻璃中能夠強烈吸收紅外線的只有Fe2+離子一種，并且在現有技術條件下，這種離子僅占引入玻璃總鐵的20%～30%，否則將使玻璃著成琥鉑色，大大降低可見光透過率。如果依靠向玻璃中大量加入氧化鐵來提高玻璃中Fe2+離子的含量，則玻璃的可見光透過率將降低，并且使玻璃著成黃綠色影響美觀。只有提高玻璃中Fe2+離子占總鐵的比值，才能生產出顏色美觀、強烈吸收紅外線的超吸熱玻璃。
　　早在上世紀八十年代，美國PPG公司等國際知名玻璃企業就開始了超吸熱玻璃的研究工作，專利US 4381934，US 4972536，US 4886539等發明了一種具有多個獨立階段熔化和澄清的制造浮法玻璃的方法。特點在于可以更有效的控制氧化還原條件，制造亞鐵值大于50%，高可見光透過、低紅外透過的玻璃。
　　現在，美國PPG公司已經能夠利用傳統的浮法工藝生產超吸熱玻璃。PPG公司在中國專利局申請的專利CN 1121355C，發明了一種藍色玻璃組合物，亞鐵比值高達35%～60%。
　　作者測定了PPG公司兩種綠色玻璃的光譜性能，測定結果如下：
　　編號 可見光透過率  太陽能透過率  紅外線透過率  備  注
　　1 72。30 47。44 21。50 玻璃厚度為4mm
　　2 75。05 49。00 17。40 玻璃厚度為4mm
　　作者還測定了國內幾家公司生產的綠色玻璃，測定結果如下（折合成厚度4mm玻璃）：
　　編號  可見光透過率  太陽能透過率  紅外線透過率  備  注
　　1 79。40 59。00 42。08
　　2 77。20 55。39 36。90
　　3 69。51 57。40 51。67
　　4 73。66 51。65 33。92
　　雖然國內生產的淺綠色玻璃具有高可見光透過、低紅外透過的特點，但與超吸熱玻璃還有較大差距，它是依靠增加玻璃的總鐵含量，而達到引入較多Fe2+離子的，Fe2+占總鐵的比例均小于30%。由于大量氧化鐵的引入，既降低可見光透過率又影響玻璃顏色美觀，所以是不能生產出優質的玻璃品種——超吸熱玻璃的。只有Fe2+占總鐵的比例大幅度提高以后，才有可能通過適當引入其他著色劑，生產出既保障可見光透過率大于70%，又保障優良吸熱性能的更多品種的超吸熱玻璃。
　　上海耀華皮爾金頓玻璃股份公司，于2003年5月就“強吸收紫外和紅外的綠色玻璃”申請了中國專利，于同年10月公開，專利公開號為CN1451621，其報道的這種玻璃的顏色為深綠色，優點是紫外線透過率不超過17％，紅外線透過率不超過28％，可見光的透過率在70％以上。這是目前國內技術所能達到的最好結果，Fe2+離子占總鐵的比例為18%～28%。嚴格講，這種玻璃還不是超吸熱玻璃。
　　中國耀華玻璃集團公司，積二十余年顏色玻璃研發和生產經驗，正在開展超吸熱玻璃的研究工作，實驗室階段的工作已經完成。從理論上解決了提高Fe2+比值與產生黃玻璃的矛盾，可以利用傳統的浮法工藝生產Fe2+占總鐵30%～60%的超吸熱玻璃。
　　超吸熱玻璃在我國的應用才剛剛起步，隨著我國汽車工業的發展和人民生活水平的提高，超吸熱玻璃必將在汽車上普遍采用，并在其他方面得到廣泛使用。